(57)【要約】【課題】  巻き数を増やしながら、かつ、工程が少なく短時間で製作できる製造方法による、凸型スパイラル状接触子から構成された電子部品用接続端子、コネクタおよびその製造方法を提供することを課題とする。【解決手段】  半導体デバイス１０の接続面に碁盤の目状に複数個配列されたボール１０ａと接続される凸型スパイラル状接触子２であって、平面視で、きわめて小さな隙間でスパイラル状に、根元から先端に進むにしたがって幅が狭くなるように形成されたことを特徴とする。【選択図】      図２ 
2005353543.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体デバイスの接続面に碁盤の目状に複数個配列されたボールと接続される凸型スパイラル状接触子であって、
平面視で、スパイラル形状の輪郭には隙間はなく、裁断による切り目で形成され、根元から先端に進むにしたがって幅が狭くなるように形成されたことを特徴とする凸型スパイラル状接触子。
【請求項２】
半導体デバイスの表面に碁盤の目状に複数個配列されたボールと接続される電子部品用接続端子であって、
前記凸型スパイラル状接触子を基板に、碁盤の目状に複数個配列されたことを特徴とする請求項１に記載の凸型スパイラル状接触子を用いた電子部品用接続端子。
【請求項３】
半導体デバイスの表面に碁盤の目状に複数配列されたボール、またはパッドと接続されるコネクタであって、
前記コネクタの片面に、または、両面に凸型スパイラル状接触子を複数個配設され、電気的接続を行うことを特徴とする請求項１に記載の凸型スパイラル状接触子を用いたコネクタ。
【請求項４】
スパイラル状の上刃を有する上型と、スパイラル状の下刃を有する下型がセットされ、凸型スパイラル状接触子の素材である金属板が下型の上に載置される第１工程と、
前記上型の上刃が降下し、前記下型の下刃との間でせん断加工をする第２工程と、
前記金属板を上昇、および、移動させ、再び下型の上に載置する第３工程と、
を含み、せん断加工および塑性加工によって凸型のスパイラル状に製造されることを特徴とする請求項１に記載の凸型スパイラル状接触子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品に関し、その中でも半導体のパッケージの高密度実装に対応するための凸型スパイラル状接触子と、それを用いた電子部品用接続端子、コネクタ、およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス（ＩＣ）の多機能化、高性能化に伴い、ＩＣを搭載するパッケージは、さまざまなニーズにより変遷し、改良されてきた。ＩＣの四方に張り出したリード（足）の代わりに球状接続端子（以下、ボールという）を配置し、より省スペースで、多端子化の傾向に対応が可能なタイプであるＢＧＡ（Ball Grid Array）がパッケージ分野を牽引している。リードをボールに代えることによって、ＩＣの設置スペースは半減し、省スペースに貢献できた。さらに、ＩＣチップサイズのパッケージである、ＣＳＰ（Chip Scale Package）の登場により、さらにＩＣの設置スペースを激減させた。このため、一段と小さなボールへの対応が可能な接触子、接続端子、コネクタ等が求められている。
【０００３】
このような背景の中で、近年、前記ＢＧＡにおいては、電子部品の裏面には、リードやピンに代わってボールが碁盤の目状に配列され、このボールのピッチ間隔は１．０ｍｍから０．８ｍｍへと狭ピッチ化が進んでおり、ボールの高密度化が進んでいる。また、電子部品は、実装密度と電送特性を高めることからも、軽薄短小化の傾向にある。そのため、当然のことながら、ボールの接続相手となる接続端子やコネクタも同様に高密度化への対応が求められている。そこで、本発明者は、前記ボールの高密度化に対応したスパイラル状の接触子から構成されている電子部品用接続端子（スパイラルコンタクタ）を開示している。
【０００４】
図９は、従来のスパイラルコンタクタを構成するスパイラル状接触子２０を示す拡大平面図である。図９に示すように、スパイラル状接触子２０は銅メッキの上にニッケルメッキを施したメッキ層でできており、部位ａ〜ｆの各幅寸法は、ａ＞ｂ＞ｃ＞ｄ＞ｅ＞ｆの関係が成立する形状とし、先端に行けば行くほど幅が狭くなっている。また、スパイラル状接触子２０の回りには多くの隙間が形成されている。また、製造方法は、金属メッキ工法、エッチング工法、そして、レジスト塗付、露光焼き付け、現像等によるフォトリソグラフィ技術により製造される。
【特許文献１】特開２００２−１７５８５９号公報（段落００３３、図８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のスパイラル状接触子２０は、積極的に隙間を作ったため、巻き数が１回と１／４しかなく、巻き数が少ないため、接触部が短いという問題があった。さらに、フォトリソグラフィ技術を採用した製造方法により、プリント配線基板（以下、プリント基板という）上に、スパイラル状接触子を複数配設したスパイラルコンタクタを、高精度、かつ、高密度に、狭ピッチに製造することができるが、製造工程が多く製作に時間がかかるという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、巻き数を増やしながら、かつ、製造工程が少なく短時間で製作できる製造方法による凸型スパイラル状接触子と、この凸型スパイラル状接触子から構成された電子部品用接続端子、コネクタおよびその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に係る凸型スパイラル状接触子の発明は、半導体デバイスの接続面に碁盤の目状に複数個配列されたボールと接続される凸型スパイラル状接触子であって、平面視で、スパイラル形状の輪郭には隙間はなく、裁断による切り目で形成され、根元から先端に進むにしたがって幅が狭くなるように形成されたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の凸型スパイラル状接触子を用いた電子部品用接続端子であって、前記凸型スパイラル状接触子を基板に、碁盤の目状に複数個配列されたことを特徴とする
【０００９】
請求項３に係る発明は、請求項１に記載の凸型スパイラル状接触子を用いたコネクタであって、前記コネクタの片面に、または、両面に凸型スパイラル状接触子を複数個配設され、電気的接続を行うことを特徴とする。
【００１０】
請求項４に係る発明は、請求項１に記載の凸型スパイラル状接触子の製造方法であって、スパイラル状の上刃を有する上型と、スパイラル状の下刃を有する下型がセットされ、凸型スパイラル状接触子の素材である金属板が下型の上に載置される第１工程と、
前記上型の上刃が降下し、前記下型の下刃との間でせん断加工をする第２工程と、
前記金属板を上昇、および、移動させ、再び下型の上に載置する第３工程と、
を含み、せん断加工および塑性加工によって凸型のスパイラル状に製造されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に係る発明によれば、凸型スパイラル状接触子は、輪郭には隙間はなく、裁断による切り目でスパイラル状に形成したので、その従来の隙間分を接触子そのものに代えて充分に巻き数を確保できたことにより、信頼性の向上が図れる。また、凸型スパイラル状接触子の根元から先端に進むにしたがって幅が狭くなるようにすることにより、柔軟性の高い接触子を提供することができる。
【００１２】
請求項２に係る発明によれば、凸型スパイラル状接触子を用いた電子部品用接続端子は、スパイラル状の切込みの隙間をきわめて小さくして巻き数を多くすることができたので、信頼性の高い電子部品用接続端子を提供することができる。
【００１３】
請求項３に係る発明によれば、コネクタは、基板の片面に凸型スパイラル状接触子が配設され、両面コネクタは、基板の両面に凸型スパイラル状接触子が配設されたことにより、最短の回路が構成できるため、電気抵抗値が小さく、電流の流れを阻害する要因を取り除くことができるので、超小型、超薄型の性能のよい接続端子を提供することができる。
【００１４】
請求項４に係る発明によれば、前記凸型スパイラル状接触子は、下型と上型とのスパイラル状の切刃によってスパイラル状にせん断加工し、かつ、スパイラル状接触子に凸型の塑性変形させることによって、加工工程を少なくし、加工時間を短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、凸型スパイラル状接触子で構成した電子部品用接続端子（スパイラルコンタクタ）を示す拡大斜視図である。図１に示すように、基板５の上には凸型スパイラル状接触子２，２…が配設されている。この凸型スパイラル状接蝕子２、２同士の間隔（ピッチ）は、例えば、０．８ｍｍであり、その上にすり鉢状の窪み６ａを有するガイドフレーム６が配置され、半導体デバイス（ＩＣ）の球状接続端子（ボール）が落とし込みやすく形成されている。
【００１６】
＜第１実施の形態＞
図２は、第１実施の形態の凸型スパイラル状接触子を示し、（ａ）はスパイラル状接触子の拡大平面図である。図２（ａ）に示すように、この凸型スパイラル状接触子２は、２条のスパイラル（螺旋体）で形成されている。平面視で、スパイラル形状の輪郭には隙間はなく、裁断による切り目で形成されている。スパイラル（螺旋体）状に裁断する、つまり、せん断加工により隙間のない、隙間をきわめて小さくした構成で形成され、２条のスパイラルのうち、それぞれの１条は、１巻半ずつ巻いており、また、根元から先端に進むにしたがって、１条のスパイラル（螺旋体）は、部位ａ，ｃ，ｅ，ｇと幅が狭くなるように形成されている。
また、対向するスパイラル（螺旋体）は、反対の左側から隙間をきわめて小さくして根元から先端に進むにしたがって、部位ｂ、ｄ、ｆ、ｈと幅が狭くなるように形成されている。例えば、釣り竿の場合、先端に行けば行くほど細くすることで、曲げ応力を分散させ破壊を防止しているのと同じように、凸型スパイラル状接触子２も先端に行けば行くほど幅を狭くすることで、曲げ応力の集中を防止し、曲げ応力の分散を図るものである。
【００１７】
図２（ｂ）は、（ａ）に示すＡ−Ａ線の断面図である。図２（ｂ）に示すように、このスパイラル状接触子２は凸型を形成しており、断面は左右対称になっている。なお、前記スパイラル（螺旋体）は、３条、４条と、多条にしても構わない。
【００１８】
＜第２実施の形態＞
図３は、第２実施の形態の凸型スパイラル状接触子を示し、（ａ）は凸型スパイラル状接触子の拡大平面図である。図３（ａ）に示すように、この凸型スパイラル状接触子３は、１条のスパイラル（螺旋体）で形成されている。平面視でスパイラル同士には、スパイラル状の切込みの隙間をきわめて小さくして巻き数を多くする。ここでは２巻半で形成されている。また、この１条のスパイラル（螺旋体）は、根元から先端に進むにしたがってａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆと、幅が次第に狭くなるように形成されている。
【００１９】
図３（ｂ）は（ａ）に示すＢ−Ｂ線の断面図である。図３（ｂ）に示すように、このスパイラル状接触子３は凸型を形成しており、断面は左右非対称になっている。
【００２０】
図４は、第１実施の形態の凸型スパイラル状接触子を使用した場合、前記半導体デバイス（ＩＣ）の球状接続端子（ボール）に対する凸型スパイラル状接触子の接続動作を示し、（ａ）は接続前の断面図であり、（ｂ）は接続後の断面図である。図４（ａ）に示すように、一方の基板５には、凸型スパイラル状接触子２、２…を配設し、その上に、ガイドフレーム６が形成されている。
他方の半導体デバイス１０の接続面側には、球状接続端子（ボール）１０ａが設けられている。なお、基板５は、絶縁基板に回路を設けたプリント基板であるが、その他の基板であってもよい。
図４（ｂ）に示すように、半導体デバイス（ＩＣ）１０の球状接続端子（ボール）１０ａがガイドフレーム６にガイドされて挿入されると、凸型スパイラル状接触子２は、ボール１０ａにより押圧されて付勢力が発生し、凸型スパイラル状接触子２に接触し、電気的通電を行う。
【００２１】
ここで、凸型スパイラル状接触子２の接続動作について、説明する。
基板５に碁盤の目状に配置した複数の凸型スパイラル状接触子２、２…から構成する電子部品用接続端子（スパイラルコンタクタ）１（図１参照）が形成されている。凸型スパイラル状接触子２は、２条のスパイラル（螺旋体）で構成され、円錐（コーン）状のスパイラル（螺旋体）であり、かつ、幅が先端に行くほど狭くなるようになっている。その結果、半導体デバイス１０の球状接続端子（以下、ボールという）１０ａが凸型スパイラル状接触子２を押圧すると、凸型スパイラル状接触子２は、中央部から外側にボール１０ａとの接触を広げ、スパイラルは背の低い円錐状にたわみ、ボール１０ａを抱き込むように変形する。そして、凸型スパイラル状接触子２は、ボール１０ａに螺旋状に巻き付くことから、ボール１０ａに接触する接触長さが長くなり、確実に接触すると共に、異物の付着があってもボール１０ａの球面に沿った摺動作用により異物を除去し、ボール１０ａの表面の酸化膜を切り込んで、安定した信頼性の高い通電接触を行う。
【００２２】
図５は、半導体デバイスのパッド状接続端子に対する本発明の凸型スパイラル状接触子の接続動作を示し、（ａ）は接続前の拡大断面図であり、（ｂ）は接続後の拡大断面図である。図５（ａ）、（ｂ）に示すように、凸型スパイラル状接触子２は、円錐状の凸型に形成されており、パッド状接続端子１０ｂはフラット面が形成されている。このように、半導体デバイス（ＩＣ）の接続端子が球状以外に、パッド状接続端子１０ｂであっても、電気的接触が良好に行われる。また、図示しないコーン（円錐体）状接続端子であっても電気的接触が可能である。
【００２３】
図６は、本発明の凸型スパイラル状接触子をコネクタに採用したもので、（ａ）はコネクタに接続する前の状態を示す断面図であり、（ｂ）はコネクタに接続した後の状態を示す拡大断面図である。図６（ａ）に示すように、コネクタケーブル１２の少なくとも一方の端部には凸型スパイラル状接触子２が配置されたコネクタ（例えば、電子部品ともいう）１１が配置され、図において、その下部にボール１０ａを上向きにした半導体デバイス１０が配置されている。このボール１０ａと接続することによって、２条の凸型スパイラル状接触子２がボール１０ａに巻き付くように接触し、ボール１０ａの表面を覆う絶縁膜の酸化膜を切り裂くことから、信頼性の高い電子部品を提供できる。なお、複数の凸型スパイラル状接触子２が配置された電子部品用接続端子（スパイラルコンタクタ）１は、コネクタケーブル１２の一方の端部に備えた図を示したが、コネクタケーブル１２の両端にあってもよい。
【００２４】
図７は、本発明をコネクタに応用した両面コネクタケーブルを示し、図７（ａ）は接続前の状態を示す断面図であり、図７（ｂ）は接続後の状態を示す拡大断面図である。
図７（ａ）に示すように、前記した図６（ａ）との相違点は、コネクタが両面に配置されている点である。
両面コネクタ１３は、シート状の基板５に配設されており、接続面にボール１０ａを有する半導体デバイス１０と接続することができる。また、図５に示すような、フラット面のパッド状接続端子１０ｂを有する半導体デバイス１５であっても接続することができる。半導体デバイス１５に配設されたフラット状接続端子１０ｂは、凸型スパイラル状接触子２を押圧して接続する。
これにより、接続する相手がパッド状の端子台を有する半導体デバイス１５であっても、確実に電気接続をすることができる。２条の凸型スパイラル状接触子２の場合は、２箇所の接触となり、２倍の信頼性を高めることができる。
【００２５】
図８は、本発明の凸型スパイラル状接触子を製造するせん断用金型を示す斜視図であり、（ａ）は上型、（ｂ）は下型、（ｃ）は（ａ）に示すＡ矢視の拡大斜視図である。図８（ａ）に示すように、上型７の先端部の下面には凸型７ａが設けられており、この凸型７ａによって、前記凸型スパイラル状接触子２が成形される。
また、図８（ｂ）に示すように、下型８の先端部の上面には凹型８ａが設けられており、この凹型８ａと前記凸型７ａによって、凸型スパイラル状接触子２が成形される。
さらに、図８（ｃ）に示すように、上型７の下面７ｂに設けた螺旋状の稜線は、せん断加工の上刃（稜線）７ｃとなり、下型８の凹型８ａの図示しないスパイラル形状の下刃（稜線）とによって、きわめて小さい隙間の幅でスパイラル状接触子２を瞬時に加工する。
このように、上型７には、下型８との合わせ面に切刃７ｃを有する金型が微細加工で施されており、図示しない下型８にも、凹型８ａが微細加工で施されている。両者は、凸型スパイラル状接触子２の厚み０．０２ｍｍの金属薄板が厚み方向に隙間に確保され、ちょうど噛み合うように当接した瞬間、金属薄板である銅板をスパイラル状に裁断し、スパイラル状接触子２を凸型に塑性変形させる。
なお、銅板の代わりに真鍮薄板であってもよい。
【００２６】
ここで、凸型スパイラル状接触子２の製造方法を説明する。
第１工程は、図８（ａ）に示すように、スパイラル状の上刃７ｃを有する上型７と、図８（ｂ）に示すように、スパイラル状の下刃８ｃを有する下型８がセットされ、心出しが行われる。そして、図８（ｂ）に示すように、凸型スパイラル状接触子２の素材であるシート材の金属薄板である銅板２ａが載置され、保持される。
第２工程は、（ａ）に示す上型７の上刃７ｃがＹ方向へ降下し、下型８の下刃８ｃとの間で裁断され、せん断加工と塑性加工をする。
第３工程は、銅板２ａを上昇させ、１ピッチ分移動させ、再び下型の上に載置する。
これらの工程を含む製造方法によって、高速で量産加工を行い、かつ、精密な加工を行う。なお、図１に示すように、凸型スパイラル状接触子２の回りの輪郭を四角形に裁断する工程は、第２工程でいっしょに行ってもよいし、つぎの第４工程で行ってもよい。また、図８（ｂ）に示すように、下型８の軸線中央に設けられたエアを通す空気穴８ｂは、エア抜き用の穴である。切粉はけ用の穴は図示しないが、設けられている。
【００２７】
なお、本発明はその技術思想の範囲内で種々の改造、変更が可能である。例えば、半導体デバイス（ＩＣ）は、半導体デバイス（ＤＵＴ）であってもよいし、半導体デバイスは、球状接続端子（ボール）で説明したが、パッド状接続端子を配置したものでもよい。
また、図８に示す上型７、下型８は、一個取りとしているが、複数個取り使用の金型であっても構わない。さらに、ワークの金属板は、銅板の薄板に限らず、導電性が良く、弾性を有する金属の薄板がよく、銅板の表面に金メッキを施したものであっても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の、凸型スパイラル状接触子で構成した電子部品用接続端子を示す拡大斜視図である。
【図２】第１実施の形態の凸型スパイラル状接触子を示し、（ａ）は凸型スパイラル状接触子の拡大平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ線の断面図である。
【図３】第２実施の形態の凸型スパイラル状接触子を示し、（ａ）は凸型スパイラル状接触子の拡大平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＢ−Ｂ線の断面図である。
【図４】第１実施の形態の凸型スパイラル状接触子を使用した場合、球状接続端子に対する凸型スパイラル状接触子の接続動作を示し、（ａ）は接続前の拡大断面図であり、（ｂ）は接続後の拡大断面図である。
【図５】半導体デバイスのパッド状接続端子に対する本発明の凸型スパイラル状接触子の接続動作を示し、（ａ）は接続前の拡大断面図であり、（ｂ）は接続後の拡大断面図である。
【図６】本発明の凸型スパイラル状接触子をコネクタに採用したもので、（ａ）はコネクタに接続する前の状態を示す断面図であり、（ｂ）はコネクタに接続する後の状態を示す拡大断面図である。
【図７】本発明をコネクタケーブルに応用した両面コネクタを示し、（ａ）は接続前の状態を示す断面図であり、（ｂ）は接続後の状態を示す拡大断面図である。
【図８】本発明の凸型スパイラル状接触子を製造するせん断用金型を示す斜視図であり、（ａ）は上型、（ｂ）は下型、（ｃ）は（ａ）に示すＡ矢視の拡大斜視図である。
【図９】従来のスパイラル状接触子を示す拡大平面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１      電子部品用接続端子（凸型スパイラルコンタクタ）
２，３  凸型スパイラル状接触子
２ａ    銅板（ワーク）
５      基板
６      ガイドフレーム
６ａ    窪み
７      上型
７ａ    凸型
７ｂ    下面
７ｃ    上刃（稜線）
８      下型
８ａ    凹型
８ｂ    空気穴
１０，１５  半導体デバイス
１０ａ    球状接続端子（ボール）
１０ｂ    パッド状接続端子
１１      コネクタ（電気部品）
１２      コネクタケーブル
１３      両面コネクタ
【図１】
2005353543.tif 000003
【図２】
2005353543.tif 000004
【図３】
2005353543.tif 000005
【図４】
2005353543.tif 000006
【図５】
2005353543.tif 000007
【図６】
2005353543.tif 000008
【図７】
2005353543.tif 000009
【図８】
2005353543.tif 000010
【図９】
2005353543.tif 000011